LeeCode_206. 反转链表(迭代+递归)

本文详细介绍了如何使用迭代和递归方法解决LeetCode中的反转链表问题,包括代码示例和关键步骤。两种方法对比,适合理解链表操作的基础教程。

一、介绍

1.题目描述

题目链接:https://leetcode-cn.com/problems/reverse-linked-list/

给你单链表的头节点 head ,请你反转链表,并返回反转后的链表。

image-20210815123207440

2.测试样例

[1,2,3,4,5] # [5,4,3,2,1]

[1,2] # [2,1]

[] # []

二、题解

1、迭代🟢

采用前插法。每个节点依次插入到开头的前面。

  1. 定义 p 为 q 的前置节点。
  2. p 的下一个节点指向 q 的下一个节点。
  3. q 的下一个节点指向开头。
  4. q 指向p的下一个节点。
class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        if(head==nullptr) return head;
        ListNode *p=head,*q=head->next;
        while(q!=nullptr){
            p->next=p->next->next;
            q->next=head;
            head=q;
            q=p->next;
        }
        return head;
    }
};

image-20210815123135780

2、递归🔴

在递归中,我们不断指向后移动指针,在达到末尾时进行反转。以12345为例:

达到最后的4和5节点,将5反指向4,4后面制空,返回 5 → 4。

同理, 回退一层(此时链表 3 → 5 → 4),4指向3,3指向空,返回 5 → 4 → 3。

class Solution {
public:
    ListNode* reverseList(ListNode* head) {
        // 如果为空或只有一个节点
        if(head==nullptr||head->next==nullptr) return head;
        ListNode *temp=reverseList(head->next);
        // 反转箭头
        head->next->next=head;
        head->next=nullptr;
        return temp;
    }
};

image-20210815131142988

### 反转单向链表的算法实现 反转单向链表是一个经典的算法问题,在 LeetCode 的第 206 题中有详细的描述。以下是该问题的核心思路和两种常见的实现方法。 #### 思路分析 要反转一个单向链表,可以通过迭代或者递归来完成。无论是哪种方式,其核心目标都是改变每个节点的 `next` 指针方向,使得原本指向下一个节点的方向改为指向前一个节点[^1]。 --- #### 方法一:迭代迭代法是一种直观且高效的解决方案。通过维护三个指针变量——前驱节点 (`prev`)、当前节点 (`curr`) 和临时存储下一节点的变量 (`temp`),逐步更新链表中的指针关系。 ##### 实现代码 ```python class ListNode: def __init__(self, val=0, next=None): self.val = val self.next = next def reverseList(head: ListNode) -> ListNode: prev = None # 初始化前驱节点为空 curr = head # 当前节点从头节点开始 while curr is not None: # 循环直到当前节点为空 temp = curr.next # 保存当前节点的下一个节点 curr.next = prev # 修改当前节点的 next 指向前驱节点 prev = curr # 更新前驱节点为当前节点 curr = temp # 移动到下一个节点 return prev # 返回新的头节点(原链表的尾节点) ``` 这种方法的时间复杂度为 O(n),其中 n 是链表的长度;空间复杂度为 O(1)。 --- #### 方法二:递归递归法虽然逻辑上稍显复杂,但它提供了一种优雅的方式来解决问题。递归的关键在于定义好终止条件以及如何处理每一层递归返回的结果。 ##### 实现代码 ```cpp // C++ 版本 ListNode* reverseList(ListNode* head) { if (head == nullptr || head->next == nullptr) { // 终止条件:到达链表末尾 return head; } ListNode* newHead = reverseList(head->next); // 递归调用,获取新链表的头部 head->next->next = head; // 改变当前节点与其后续节点之间的连接 head->next = nullptr; // 清空当前节点的 next 指针 return newHead; // 返回新链表的头部 } ``` 递归方法同样具有时间复杂度 O(n),但由于需要额外的栈空间来支持函数调用,因此空间复杂度为 O(n)[^3]。 --- ### 对比与总结 - **迭代法** 更加高效,适合大规模数据场景下的应用。 - **递归法** 虽然简洁易懂,但在极端情况下可能会因为栈溢出而导致程序崩溃。 对于初学者来说,建议先掌握迭代法再尝试理解递归法。如果希望进一步学习链表操作的相关技巧,可以参考《王道数据结构考研复习指导》或其他经典教材[^2]。 ---
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